Группа исследователей создала новый тип редокс-проточного аккумулятора, способного выдерживать до 10 000 циклов зарядки без существенной потери емкости. Согласно исследованию, синтетические аккумуляторы были созданы на основе органических полимеров и воды.
«Новшество и инновационность нашей батареи заключается в том, что ее можно производить с гораздо меньшими затратами, при этом ее емкость практически не уступает емкости традиционных систем, содержащих металлы и кислоты», — сказал доктор Мартин Хагер, исследователь из Йенского университета имени Фридриха Шиллера.
Ветер и солнце — два важнейших источника возобновляемой энергии, однако природа способна препятствовать этим процессам. Поэтому постоянное развитие будет способствовать развитию стабильных электросетей, систем электроснабжения и накопителей энергии. Новые окислительно-восстановительные проточные аккумуляторы, разработанные исследователями, — идеальное решение. Согласно пресс-релизу, аккумуляторы изготовлены из органических полимеров и безвредного солевого раствора. Примерами органических полимеров являются углеводы, нуклеиновые кислоты, белки, каучук и т. д.
В отличие от традиционных аккумуляторов, окислительно-восстановительный аккумулятор не изготавливается из твёрдых материалов, таких как металлы или их соли, а находится в растворённом виде. Электролитные растворы хранятся в двух резервуарах, которые образуют положительный и отрицательный полюса аккумулятора. Два насоса перекачивают полимерные растворы в электрохимическую ячейку, в которой полимеры электрохимически восстанавливаются (окисляются), тем самым заряжая или разряжая аккумулятор, по словам исследователей. Ячейка разделена на два отсека мембраной, чтобы предотвратить слияние электролитов.
«В этих системах количество накопленной энергии, а также номинальную мощность можно регулировать индивидуально. Более того, саморазряд практически не происходит», — сказал Хагер. «Это не только чрезвычайно дорого, но и само решение обладает высокой коррозионной активностью, поэтому приходится использовать специальную мембрану, а срок службы аккумулятора ограничен».
При создании окислительно-восстановительной батареи в основных структурах использовались синтетические материалы, но при этом не потребовалось использования агрессивных или вредных кислот.
«Мы можем использовать простую и недорогую целлюлозную мембрану и отказаться от использования ядовитых и дорогих материалов», — сказал Тобиас Яношка, первый автор исследования.
В ходе первых испытаний проточный редокс-аккумулятор выдержал до 10 000 циклов зарядки без потери ёмкости. Плотность энергии составляет десять ватт-часов на литр. Учёные работают над созданием более эффективной и более производительной системы. Они рассматривают новую разработку как потенциально перспективный продукт.
«Эта полимерная окислительно-восстановительная проточная батарея идеально подходит в качестве накопителя энергии для крупных ветряных электростанций и фотоэлектрических электростанций», — сказал профессор, доктор Ульрих С. ??Шуберт, заведующий кафедрой органической и макромолекулярной химии в Университете штата Йена.